一、内容概述

黑碳（black carbon，BC）是大气气溶胶的重要组分，粒径一般为0.01～1.0μm，主要来源于化石燃料和生物质燃料的不完全燃烧。BC气溶胶对气候变化具有重要作用。我国属于全球4个黑碳平均源强极大值区之一，BC气溶胶主要分布在华北、华南和长江中下游地区。

图1 单颗粒黑碳光度计SP2结构示意图

（a）SP2激光腔俯视剖面图，4个检测器的中心线相交于激光中心，颗粒物进样管与激光及检测器所在平面垂直；（b）、（c）激光截面图，分别表示在激光作用下外混态黑碳颗粒及内混态黑碳颗粒的变化过程，以及该过程产生的白炽信号和散射信号。内混态BC因为外层有无机盐和有机物等包裹物而具有较大的散射信号；当内混态BC颗粒吸热后，首先把热量传递给包裹在其外层的非难熔性组分，待其外层非难熔性组分气化后BC才能继续升温直至气化，并产生白炽信号。因此，内混态BC颗粒的散射信号较大且出峰时间早于白炽信号

美国 DMT（Droplet Measurement Technologies，CO，USA）公司开发的单颗粒黑碳光度计SP2的结构示意图如图1所示。该仪器通过在线测定大气颗粒物在1064 nm强激光下产生的光信号，可以获得每一个颗粒物的BC含量。SP2 腔内激光束由Nd：YAG晶体激发产生，激光强度由外至内高斯递增。当一个颗粒物垂直通过激光束时，颗粒物一方面对光具有散射作用，发出散射光信号，另一方面含有BC的颗粒物，能在BC吸光作用下不断升温直至气化，并发出白炽光信号。散射信号和白炽信号经光学器件的聚光、滤光作用后，分别被4个不同位置的光检测器采集（图1（a））。颗粒物的散射信号可以反映散射颗粒的大小，白炽信号的强度峰值与颗粒中的BC含量成正比，且不受BC颗粒形态及混合态的影响。

二、应用范围及应用实例

Huang等（2012）使用SP2研究了华南沿海地区2009～2010年间黑碳气溶胶的质量浓度、径分布及单颗粒混合态进行连续在线观测（图2）。并给出了10余个世界其他各地区的单颗粒黑碳SP2研究结果。

图2 在采样期间内混BC（NIB）数量与BC浓度随时间的变化

三、资料来源

Aquila V，Hendricks J，Lauer A et al.MADE-in：a new aerosol microphysics submodel for global simulation of insoluble particles and their mixing state.Geosci.Model Dev.，4：325-355，doi：10.5194/gmd-4-325-2011

Huang X F et al.2012.Black carbon aerosol characterization in a coastal city in South China using a single particle soot photometer.Atmospheric Environment，doi：10.1016/j.atmosenv.2012.01.056